制備可控性、機(jī)械性能、離子電導(dǎo)率和工作電壓窗口等因素限制了固體聚合物電解質(zhì)（SPE）在鋰金屬電池中的實際應(yīng)用。近日，北京化工大學(xué)牛津、中國航天科技創(chuàng)新研究院王鵬飛、Liu Mengyue提出了一種結(jié)合兩性分子修飾的3D打印策略，有效解決了聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PH）基SPE的問題。
本文要點(diǎn)：
1) 天冬氨酸（Asp）羧基產(chǎn)生的供電子性質(zhì)誘導(dǎo)了聚偏氟乙烯的順式構(gòu)象變化，從而增強(qiáng)了Li+在聚合物鏈上的傳輸和陰離子固定。此外，Asp的兩性官能團(tuán)同時促進(jìn)鋰鹽解離和Li+與N，N-二甲基甲酰胺的去溶劑化，從而在電極和電解質(zhì)之間形成穩(wěn)定的Li3N/LiF富集界面。
2) 此外，3D打印技術(shù)提高了SPE膜的連續(xù)性和均勻性，進(jìn)一步提高了離子電導(dǎo)率和機(jī)械性能。因此，SPE表現(xiàn)出高的離子電導(dǎo)率（1.20×10?4 S cm?1）、大的轉(zhuǎn)移數(shù)（0.68）、寬的電化學(xué)窗口（4.6 V）和良好的抗拉強(qiáng)度（≈110 MPa），使半電池在2000小時內(nèi)具有良好的循環(huán)性能，過電位低至40 mV。此外，帶有SPE的軟包電池可提供高能量密度（492 Wh kg?1和1303 Wh L?1），具有良好的應(yīng)用前景。
Tao Zhang et.al 3D printing zwitter Molecule-Enhanced Solid Polymer Electrolytes for High-Energy Lithium Metal Batteries Adv. Functional Mater. 2025
DOI: 10.1002/adfm.202424362
https://doi.org/10.1002/adfm.202424362
